Dispositivos eletrocrômicos multicoloridos flexíveis e autoalimentados para exibição de informações
(A) Fotografias digitais do sistema EC multicolorido flexível e autoalimentado mostrando diferentes mudanças de cores em diferentes sequências de conexão. (B) Processo de fabricação esquemático e fotografias digitais do sistema EC multicolorido autoalimentado padronizado. (C) Diagrama esquemático da placa de escrita iônica autoalimentada (i) e das fotografias digitais mostrando o processo de escrita e recuperação (ii). Crédito:Pesquisa (2023). DOI:10.34133/research.0227 Nos últimos anos, dispositivos eletrocrômicos (EC) autoalimentados têm demonstrado potencial significativo em vários campos, como optoeletrônica, sensores e sistemas de segurança. Esses sistemas EC autoalimentados, capazes de comutação reversível de cores sem fontes de alimentação externas, têm despertado um interesse considerável para dispositivos eletrônicos de próxima geração.
No entanto, este campo ainda está na sua infância, com vários desafios não resolvidos, incluindo ecrãs monocromáticos, durabilidade limitada do ciclo e a utilização de eletrólitos aquosos. Todas essas limitações tornaram-se um grande gargalo para futuras aplicações inteligentes de sistemas EC autoalimentados. O principal desafio é desenvolver materiais catódicos EC apropriados que possam exibir comportamento independente de troca de cores com alimentação própria sob os mesmos parâmetros de trabalho.
Como o azul da Prússia (PB) tem excelentes propriedades de CE e mostra grande potencial no sistema de CE autoalimentado, prevemos que os análogos do azul da Prússia (PBAs), como o hexacianoferrato de níquel (KNi
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(CN)6 ], NiHCF), são materiais catódicos EC autoalimentados promissores porque os PBAs têm estrutura cristalina cúbica centrada na face semelhante e reação redox com PB.
Além disso, estudos anteriores mostram que PBAs com várias cores são facilmente obtidos alterando os metais de transição para coordenar com ligantes de cianeto, fornecendo uma biblioteca potencial para projetar sistemas de comutação multicoloridos autoalimentados. Além disso, as aplicações de exibição colorida dos sistemas EC autoalimentados geralmente exigem a criação de padrões específicos nos filmes EC para transmitir informações.
Plataformas de litografia são viáveis para criar dispositivos CE com padrões complexos, no entanto, esta abordagem requer fotomáscaras pré-projetadas e etapas complexas de fabricação. Resolvemos esse problema introduzindo um método de revestimento por spray rápido e direto para a fabricação uniforme de filmes de nanopartículas de NiHCF e PB. Esta abordagem permite a criação de displays EC multicoloridos autoalimentados com padrões, aumentando sua capacidade de transmitir informações específicas.
A equipe de pesquisa da Universidade de Jinan, liderada por Wenshou Wang, apresenta um princípio de design para um display EC multicolorido e flexível com alimentação própria, baseado em uma estrutura de filme de três camadas. Esta estrutura compreende um filme de gel iônico PAM/LiCl imprensado entre filmes de nanopartículas NiHCF e PB atuando como dois cátodos EC. Nanopartículas de NiHCF e PB são pulverizadas em ITO/vidro limpo para criar filmes catódicos independentes e autoalimentados com troca de cores.
Especificamente, o sistema EC inicial exibe uma cor verde devido à sobreposição de cores do filme EC amarelo superior (NiHCF) e do filme EC azul inferior (PB). Ao conectar/desconectar um fio de Al entre o filme de nanopartículas NiHCF ou o filme de nanopartículas PB e o filme de gel, o sistema EC exibe uma mudança de cor entre verde, azul, amarelo e incolor.
Além disso, um display EC multicolorido flexível e autoalimentado é desenvolvido usando ITO/PET como substratos, oferecendo um processo de fabricação simples para displays multicoloridos padronizados, o que é promissor para aplicações em displays e medidas antifalsificação. Além disso, é criada uma placa de escrita iônica com alimentação própria, permitindo a escrita à mão livre sem alimentação externa usando solução aquosa de LiCl/PAM como tinta.
Em resumo, a capacidade de carregamento automático dos monitores EC garante seu uso contínuo para troca de cores com alimentação própria, sem fontes de alimentação externas. O sistema atual oferece avanços significativos na comutação multicolorida, com opções de telas verdes, azuis, amarelas e incolores, além de tempos de resposta rápidos, alta reversibilidade, operação direta, processos de fabricação simples e alta flexibilidade.
Estes resultados apresentam uma nova abordagem para projetar sistemas EC multicoloridos flexíveis e autoalimentados, expandindo significativamente suas aplicações potenciais.
A pesquisa é publicada na revista Research .
Mais informações: Wenzhao Xue et al, Dispositivos eletrocrômicos multicoloridos flexíveis e autoalimentados para exibições de informações, Pesquisa (2023). DOI:10.34133/pesquisa.0227 Informações do diário: Pesquisa
